KR102170891B1 - Method of production of thermoelectric micro-coolers(variants) - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열전 장치에 관한 것으로서, 바람직하게는 반복적인 온도 순환(가열-냉각) 조건에서 이용되는 무선 전자장치, 의학 및 기기에 적용 가능한 열전 쿨러의 제조에 이용될 수 있다. 열전 마이크로-쿨러의 제조 방법은 제 1 세라믹 웨이퍼에 전도성 트레이스를 포함한 제 1 전도성층을 형성하는 단계; 열전 소재 레그를 상기 제 1 전도성층의 전도성 트레이스에 솔더링하는 단계; 임시 웨이퍼에 전도성 트레이스를 포함한 제 2 전도성층을 형성하는 단계; 상기 제 2 전도성층의 전도성 트레이스를 열전 소재 레그에 솔더링하는 단계; 열전 소재 레그와 솔더링 접합부 상에 보호 코팅을 도포하는 단계; 임시 웨이퍼를 에칭하는 단계; 탄성 전도성 접착층을 제 2 세라믹 웨이퍼 상에 도포하는 단계; 상기 제 2 세라믹 웨이퍼를 상기 제 2 전도성층의 전도성 트레이스에 접착하는 단계를 포함한다. 기술적 효과는 탄성 열-전도 접착제에 대한 열 충격을 배제하여, TEC의 열 사이클링 저항성을 개선하고 열전 소재 레그 상에 전도성층을 형성하고 배치하는 것을 용이하게 하는 것이다.The present invention relates to a thermoelectric device, and may be preferably used in the manufacture of a thermoelectric cooler applicable to wireless electronic devices, medicine, and devices used in repetitive temperature cycling (heat-cooling) conditions. A method of manufacturing a thermoelectric micro-cooler includes forming a first conductive layer including conductive traces on a first ceramic wafer; Soldering the thermoelectric material leg to the conductive trace of the first conductive layer; Forming a second conductive layer including conductive traces on the temporary wafer; Soldering the conductive trace of the second conductive layer to a leg of a thermoelectric material; Applying a protective coating on the thermoelectric material leg and the soldering joint; Etching the temporary wafer; Applying an elastically conductive adhesive layer on the second ceramic wafer; And adhering the second ceramic wafer to the conductive traces of the second conductive layer. The technical effect is to eliminate thermal shock to the elastic heat-conducting adhesive, thereby improving the thermal cycling resistance of the TEC and facilitating the formation and placement of a conductive layer on the leg of the thermoelectric material.

Description

열전 마이크로­쿨러(변형품)의 제조 방법{METHOD OF PRODUCTION OF THERMOELECTRIC MICRO-COOLERS(VARIANTS)}Manufacturing method of thermoelectric microcooler (modified product) {METHOD OF PRODUCTION OF THERMOELECTRIC MICRO-COOLERS(VARIANTS)}

본 발명은 열전 장치에 관한 것으로서, 바람직하게는 반복적인 온도 순환(가열-냉각) 조건에서 이용되는 무선 전자장치, 의학 및 기기에 적용 가능한 열전 쿨러의 제조에 이용될 수 있다.The present invention relates to a thermoelectric device, and may be preferably used in the manufacture of a thermoelectric cooler applicable to wireless electronic devices, medicine, and devices used in repetitive temperature cycling (heat-cooling) conditions.

반복적인 열순환 환경에서 유리하게 사용하기 위한, 스위치 버스(switch bus)를 통해 쿨러에 연결된 열전 소재 레그(leg)와 세라믹 열 웨이퍼를 포함한 열전 쿨러(thermoelectric cooler, TEC)가 공지되어 있다(2009년 3월 10일에 공개된 러시아 특허 81379 U1 (IPC H01L35/28) 참조). 각각의 스위치 버스는 적어도 하나의 세라믹 웨이퍼 상에 장착되는데, 탄성 접착 화합물의 단일층이나 추가적인 접착 하위층으로 제작된 열 접촉 연결 수단에 의해 이에 접착된다. 공지된 쿨러의 제조 방법은 하기와 같은 단계를 포함한다:Thermoelectric coolers (TECs) are known (2009) with thermoelectric material legs and ceramic heat wafers connected to the cooler via a switch bus for advantageous use in repetitive thermal cycling environments (2009). See Russian patent 81379 U1 (IPC H01L35/28) published March 10). Each switch bus is mounted on at least one ceramic wafer, which is bonded to it by means of thermal contact connections made of a single layer of an elastic adhesive compound or an additional adhesive sublayer. Known methods of making coolers include the following steps:

- 열전 소재 레그를 TEC의 하부 세라믹 웨이퍼의 스위치 버스에 솔더링하는 단계,-Soldering the thermoelectric material leg to the switch bus of the lower ceramic wafer of the TEC,

- 스크린 프린팅 방법을 이용하여 상부 세라믹 웨이퍼 상에 접착층을 도포하는 단계,-Applying an adhesive layer on the upper ceramic wafer using a screen printing method,

- 스위치 버스를 상부 세라믹 웨이퍼에 접착하는 단계,-Bonding the switch bus to the upper ceramic wafer,

- 접착된 스위치 버스가 구비된 상부 세라믹 웨이퍼를 열전 소재 레그를 구비한 하부 세라믹 웨이퍼에 솔더링하는 단계.-Soldering the upper ceramic wafer provided with the bonded switch bus to the lower ceramic wafer provided with thermoelectric material legs.

이러한 제조 방법은 몇가지 중요한 단점을 갖는다. 이 방법은 열전 소재 레그에 각각의 솔더링 코팅을 통해 스위치 버스를 개별적으로 제조하여야 한다. 상부 세라믹 웨이퍼에 스위치 버스를 접착하는 것은 노동 집약적인 공정이다. 스위치 버스를 솔더링하는 동안, 열전 소재 레그의 접착제 화합물은 상당한 온도 충격(200 ℃ 이상)을 받는다. 또한, 공지된 방법은 상당히 큰 기하학적 치수를 갖는 소위 "대형" TEC(이러한 모듈의 레그는 1 × 1 ㎟ 이상의 단면 크기를 가지며, 세라믹 부재는 15 × 15 ㎟ 이상의 치수를 갖는다)에 관한 것이다. 대형 레그 및 세라믹은 이러한 TEC의 조립을 용이하게 한다. 이러한 경우에 큰 치수로 인해 TEC 부품의 나머지 부분에 쉽게 설치되고 접착되는 개별 구성요소("버스")의 형태로 전도성 트레이스를 사용하는 방법을 제공하기 때문이다.This manufacturing method has several important drawbacks. This method requires individual fabrication of the switch bus with each solder coating on the leg of thermoelectric material. Bonding the switch bus to the top ceramic wafer is a labor intensive process. While soldering the switch bus, the adhesive compound of the thermoelectric leg is subjected to a significant temperature shock (above 200 °C). In addition, known methods relate to so-called "large" TECs with fairly large geometric dimensions (the legs of such modules have a cross-sectional size of 1 × 1 mm 2 or more, and the ceramic members have dimensions of 15 × 15 mm 2 or more). Large legs and ceramics facilitate the assembly of these TECs. Because in this case the large dimensions provide a way to use conductive traces in the form of individual components ("buses") that are easily installed and glued to the rest of the TEC part.

프로토 타입으로 선택된 방법은 열전 마이크로 쿨러를 생산하는 공지된 발명으로서(2000년 10월 3일에 공개된 미국 특허 6127619호(IPC H01L 35/28, H01L 35/34) 참조), The method chosen as the prototype is a known invention for producing a thermoelectric micro cooler (see U.S. Patent 6127619 (IPC H01L 35/28, H01L 35/34) published on Oct. 3, 2000),

- 제 1 세라믹 웨이퍼에 전도성 트레이스를 제작하는 단계,-Manufacturing a conductive trace on the first ceramic wafer,

- 제 1 세라믹 웨이퍼의 전도성 트레이스에 열전 소재 레그를 제작하는 단계,-Fabricating a leg of thermoelectric material on the conductive trace of the first ceramic wafer,

- 열전 소재 레그에 전도성 트레이스의 토폴로지(topology)층을 제작하는 단계,-Preparing a topology layer of conductive traces on the leg of thermoelectric material,

- 전도성 트레이스 상부에 제 2 세라믹 웨이퍼를 접착하는 단계를 포함한다.-Adhering a second ceramic wafer on top of the conductive traces.

이러한 열전 마이크로 쿨러를 제조하는 방법의 단점은 완성된 마이크로 쿨러의 반복적인 온도 순환 과정에 대해 준비가 되지 않은 점이다. 또한, 마이크로 쿨러에서 개별 스위치 버스의 사용은 소형 치수와 이러한 버스의 생산, 위치 지정 및 접착 공정 측면에서 여러 가지 복잡한 문제와 관련된다.The disadvantage of the method of manufacturing such a thermoelectric micro cooler is that it is not ready for the repeated temperature cycling process of the finished micro cooler. In addition, the use of individual switch buses in microcoolers is associated with a number of complex issues in terms of their compact dimensions and the production, positioning and bonding processes of these buses.

본 발명의 목적은 신뢰성이 개선된 소형 열전 쿨러를 제공함으로써 기술적 과제를 해결하고자 한다.An object of the present invention is to solve the technical problem by providing a small thermoelectric cooler with improved reliability.

본 발명에 의해 달성된 기술적 효과는 탄성 열-전도 접착제에 대한 열 충격을 배제하여, TEC의 열 순환 저항성을 개선하고, 열전 소재 레그 상에 전도성층을 형성하고 배치하는 것을 용이하게 하는 목적을 제공한다.The technical effect achieved by the present invention provides the purpose of excluding thermal shock to the elastic heat-conducting adhesive, improving the thermal cycling resistance of the TEC, and facilitating the formation and placement of a conductive layer on the leg of the thermoelectric material. do.

이러한 기술적 효과는, 제 1 세라믹 웨이퍼에 전도성 트레이스를 포함한 제 1 전도성층을 형성하는 단계; 열전 소재 레그를 상기 제 1 전도성층의 전도성 트레이스에 솔더링하는 단계; 임시 웨이퍼에 전도성 트레이스를 포함한 제 2 전도성층을 형성하는 단계; 제 2 전도성층의 전도성 트레이스를 열전 소재 레그에 솔더링하는 단계; 열전 소재 레그와 솔더링 접합부 상에 보호 코팅을 도포하는 단계; 임시 웨이퍼를 에칭하는 단계; 탄성 전도성 접착층을 제 2 세라믹 웨이퍼 상에 도포하는 단계; 제 2 세라믹 웨이퍼를 제 2 전도성층의 전도성 트레이스에 접착하는 단계를 포함하는 열전 마이크로-쿨러의 제조 방법에 의해 달성된다.This technical effect may include forming a first conductive layer including conductive traces on a first ceramic wafer; Soldering the thermoelectric material leg to the conductive trace of the first conductive layer; Forming a second conductive layer including conductive traces on the temporary wafer; Soldering the conductive trace of the second conductive layer to the leg of the thermoelectric material; Applying a protective coating on the thermoelectric material leg and the soldering joint; Etching the temporary wafer; Applying an elastically conductive adhesive layer on the second ceramic wafer; This is achieved by a method of manufacturing a thermoelectric micro-cooler comprising adhering a second ceramic wafer to a conductive trace of a second conductive layer.

선택적으로, 임시 웨이퍼를 에칭하는 단계와 탄성 전도성 접착층을 제 2 세라믹 웨이퍼 상에 도포하는 단계 사이에, 제 2 전도성층의 전도성 트레이스와 제 2 세라믹 웨이퍼 상에 접착층을 도포하는 추가적인 단계가 제공된다.Optionally, between etching the temporary wafer and applying the elastically conductive adhesive layer on the second ceramic wafer, an additional step of applying the adhesive layer on the second ceramic wafer and the conductive traces of the second conductive layer is provided.

추가로, 제 2 세라믹 웨이퍼를 제 2 전도성층의 전도성 트레이스에 접착하는 단계와 병행하여, 접착층의 두께를 제어하는 단계가 추가로 수행된다.Additionally, in parallel with the step of adhering the second ceramic wafer to the conductive traces of the second conductive layer, a step of controlling the thickness of the adhesion layer is further performed.

제 2 실시예에 따르면, 열전 마이크로-쿨러의 제조 방법은 제 1 세라믹 웨이퍼에 전도성 트레이스를 포함한 제 1 전도성층을 형성하는 단계; 열전 소재 레그를 제 1 전도성층의 전도성 트레이스에 솔더링하는 단계; 임시 웨이퍼에 전도성 트레이스를 포함한 제 2 전도성층을 형성하는 단계; 제 2 전도성층의 전도성 트레이스를 열전 소재 레그에 솔더링하는 단계; 임시 웨이퍼를 기계적 방식에 의해 제거하는 단계; 탄성 전도성 접착층을 제 2 세라믹 웨이퍼 상에 도포하는 단계; 제 2 세라믹 웨이퍼를 제 2 전도성층의 전도성 트레이스에 접착하는 단계를 포함한다.According to a second embodiment, a method of manufacturing a thermoelectric micro-cooler includes: forming a first conductive layer including conductive traces on a first ceramic wafer; Soldering the thermoelectric material leg to the conductive trace of the first conductive layer; Forming a second conductive layer including conductive traces on the temporary wafer; Soldering the conductive trace of the second conductive layer to the leg of the thermoelectric material; Mechanically removing the temporary wafer; Applying an elastically conductive adhesive layer on the second ceramic wafer; Adhering the second ceramic wafer to the conductive traces of the second conductive layer.

이하, 열전 마이크로 쿨러의 제조 방법의 단계를 도시한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 제 1 전도성층의 전도성 트레이스에 열전 소재 레그를 솔더링하는 단계이다.
도 2는 임시 웨이퍼 상에 전도성 트레이스를 포함하는 제 2 전도성층을 형성하는 단계이다.
도 3은 열전 소재 레그에 제 2 전도성층의 전도성 트레이스를 솔더링하는 단계이다.
도 4는 임시 웨이퍼를 에칭하는 단계이다.
도 5는 에칭 단계 이후의 마이크로 쿨러의 개략도이다.
도 6은 제 2 세라믹 웨이퍼를 접착하는 단계이다.
도 7은 열전 쿨러에 대한 테스트 결과의 비교 플롯이다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing steps of a method of manufacturing a thermoelectric micro cooler.
1 is a step of soldering a leg of a thermoelectric material to a conductive trace of a first conductive layer.
2 is a step of forming a second conductive layer including conductive traces on a temporary wafer.
3 is a step of soldering a conductive trace of a second conductive layer to a leg of a thermoelectric material.
4 is a step of etching a temporary wafer.
5 is a schematic diagram of the micro cooler after the etching step.
6 is a step of bonding a second ceramic wafer.
7 is a comparative plot of test results for a thermoelectric cooler.

상기 방법은 하기에서 설명되는 바와 같이 구현된다. 세라믹 소재 기판인 제 1 세라믹 웨이퍼(1) 상에 제 1 전도성 트레이스(2)를 포함한 제 1 전도성층을 형성한다. N-타입 열전 소재 레그(3)와 P-타입 열전 소재 레그(4)를 솔더 페이스트(5)를 이용하여, 형성된 전도성층 상의 전도성 트레이스(2)에 솔더링한다. 이 후, 제 2 전도성 트레이스(7)를 포함하도록 이에 형성된 제 2 전도성층을 구비한 임시 웨이퍼(6)를 열전 소재 레그(3, 4)에 솔더링한다. 임시 웨이퍼(6)는 폴리이미드, 랍산(lavsan) 또는 전술된 기술 내용에서 전도성 트레이스(7)를 임시로 지지하고, 추가로 기계적 또는 화학적으로 제거되어야 하는 임의의 기타 소재일 수 있다. 제 2 전도성 트레이스(7)를 포함하는 제 2 전도성층은 임시 웨이퍼(6)에 접착되거나, 매설되거나 또는 번-인(burnt-into)될 수 있다. 그룹 에칭(group etching)을 통해 임시 웨이퍼(6)를 화학적으로 제거하기 전에, 열전 소재 레그(3, 4)와 솔더링 접합부(5)는 보호 코팅(상기 코팅은 그룹 방법(group method)에 의하여 실시됨)에 의해 에칭 용액으로부터 보호된다. 임시 웨이퍼(6)는 에칭된다. 임시 웨이퍼(6)를 제거하는 다른 옵션으로, 제 2 전도성 트레이스(7)를 열전 소재 레그(3, 4)에 솔더링한 후 기계적으로 제거(예를 들면, 절취(tearing off))한다. 이 후, 접착제 하위층(미도시)을 제 2 세라믹 웨이퍼(9) 및 전도성 트레이스(7)에 함께 접착될 양 표면 상에 도포한다. 이러한 단계는 선택적이지만, 접착제 하위층의 존재는 하위층을 사용하지 않고 제조하여 수득된 것보다, 약 50 % 더 높은 향상된 기계적 강도로 인해 TEC 신뢰성을 향상하는데 일조한다. 다음 단계에서, 예를 들어, 스크린 프린팅 방법 또는 연속층으로, 탄성 전도성 접착층(8)을 제 2 세라믹 웨이퍼(9)에 도포한다. 최종 단계에서, 제 2 세라믹 웨이퍼(9)를 탄성 전도성 접착제(8)에 의해 전도성 트레이스(7)를 포함하여 형성된 구조체에 접착하며, 접착층의 두께를 30 ㎛ 내지 50 ㎛의 범위로 제어한다. 열전 마이크로 쿨러를 탄성으로 만드는 접착층으로 인해, 반복적인 열 순환 과정에서 발생하는 모듈의 열역학적 스트레스를 보상할 수 있다.The method is implemented as described below. A first conductive layer including a first conductive trace 2 is formed on a first ceramic wafer 1 which is a ceramic material substrate. The N-type thermoelectric material leg 3 and the P-type thermoelectric material leg 4 are soldered to the conductive trace 2 on the formed conductive layer by using a solder paste 5. Thereafter, the temporary wafer 6 having the second conductive layer formed thereon to include the second conductive trace 7 is soldered to the thermoelectric material legs 3 and 4. The temporary wafer 6 may be polyimide, lavsan, or any other material that temporarily supports the conductive traces 7 in the foregoing description, and which must be further mechanically or chemically removed. The second conductive layer comprising the second conductive traces 7 may be adhered to the temporary wafer 6, buried or burnt-into. Before chemically removing the temporary wafer 6 through group etching, the thermoelectric material legs 3 and 4 and the soldering joint 5 are protected by a protective coating (the coating is carried out by a group method). ) Protected from the etching solution. The temporary wafer 6 is etched. As another option to remove the temporary wafer 6, the second conductive traces 7 are soldered to the thermoelectric legs 3, 4 and then mechanically removed (eg tearing off). Thereafter, a lower layer of adhesive (not shown) is applied on both surfaces to be bonded together to the second ceramic wafer 9 and the conductive trace 7. This step is optional, but the presence of an adhesive sublayer helps to improve TEC reliability due to improved mechanical strength, which is about 50% higher than that obtained by making without the sublayer. In the next step, the elastic conductive adhesive layer 8 is applied to the second ceramic wafer 9, for example by a screen printing method or a continuous layer. In the final step, the second ceramic wafer 9 is adhered to the structure formed including the conductive traces 7 by means of an elastic conductive adhesive 8, and the thickness of the adhesive layer is controlled in the range of 30 μm to 50 μm. Due to the adhesive layer that makes the thermoelectric micro cooler elastic, it is possible to compensate for the thermodynamic stress of the module that occurs during the repetitive thermal cycling process.

전술한 방법의 최종 단계에서, 제 2 세라믹 웨이퍼(9)를 접착함으로써, 마이크로 쿨러를 제조하는 동안 접착제(8)는 50 ℃를 초과하는 온도에 노출될 수 없다. 이는 대부분의 접착제의 동작 온도의 상한선이 최대 200 ℃이고, 이러한 접착제의 온도가 200 ℃의 한계를 초과할 때, 접착층의 물리적 및 화학적 특성(예를 들면, 탄성)을 보존할 수 없기 때문에, 접착 소재의 탄성에 유익하다.In the final step of the above-described method, by adhering the second ceramic wafer 9, the adhesive 8 cannot be exposed to temperatures exceeding 50° C. during manufacture of the micro cooler. This is because the upper limit of the operating temperature of most adhesives is up to 200 °C, and when the temperature of these adhesives exceeds the limit of 200 °C, the physical and chemical properties (for example, elasticity) of the adhesive layer cannot be preserved. It is beneficial for the elasticity of the material.

구체적 detailed 실시예Example

표준 기술(접착층 부재)과 본 발명의 방법 양쪽에 따라서 모듈 1MDL06-050-03을 제조하였다.Module 1MDL06-050-03 was produced according to both the standard technique (no adhesive layer) and the method of the present invention.

표 1은 이러한 모듈의 특성 비교를 나타낸다.Table 1 shows a comparison of the properties of these modules.

번호number 측정된
파라미터
Measured
parameter
시스템system 측정
모드
Measure
mode
측정 결과Measurement result
본 발명의 발명에 따라 제조된 TEC TEC manufactured according to the invention of the present invention 표준 TECStandard TEC 1One RAC, OhmR AC , Ohm DX4190 Z-MeterDX4190 Z-Meter 공기 중
T= 27℃
In the air
T= 27℃
0.850.85 0.910.91
22 Ζ× 1000,
1/Κ
Ζ×1000,
1/Κ
2.632.63 2.652.65
33 τ, secτ, sec 0.270.27 0.270.27 44 4.5A에서, ΔT, KAt 4.5A, ΔT, K 직접 측정
시스템
DX8020
Direct measurement
system
DX8020
고정 전류
값에서
엑스퍼트
(expert)
Fixed current
In value
Expert
(expert)
60.7460.74 57.5657.56
55 ΔT, KΔT, K 작동
포인트에서
엑스퍼트
(expert)
work
At the point
Expert
(expert)
4040 4040
66 Q, WQ, W 0.30.3 0.30.3 77 Ι, ΑΙ, Α 1.9901.990 1.9641.964 88 U, VU, V 2.3362.336 2.4732.473 99 W, WW, W 4.6494.649 4.8574.857

상기 표는 하기와 같은 내용을 나타낸다:The table above shows the following contents:

- TEC에서 전기 저항 RAC은 7 % 차이가 나며,-In TEC, the electric resistance R AC is 7% different,

- 열전 성능 지수 Z는 표준 TEC 보다 우수하고(0.8 % 차이),-Thermoelectric performance index Z is better than standard TEC (0.8% difference),

- 4.5A의 고정 전류 값에서의 온도 강하 △ T는 본 발명의 방법에 따라 제조 된 TEC보다 높으며,-The temperature drop △ T at a fixed current value of 4.5A is higher than that of the TEC manufactured according to the method of the present invention,

- 작동 포인트에서의 소비 전력 W는 본 발명의 방법에 따라 제조된 TEC가 (4.5 % 차이) 더 낮다.-The power consumption W at the operating point is lower (4.5% difference) for the TEC manufactured according to the method of the present invention.

이와 같이, 본 발명의 방법에 따라 제조된 TEC는 유사한 표준 TEC와 동일한 전기적 파라미터를 갖는다고 말할 수 있다.As such, it can be said that a TEC manufactured according to the method of the present invention has the same electrical parameters as a similar standard TEC.

본 발명의 방법에 따라 제조된 모듈 1MC06-126-05 뿐만 아니라 표준 모듈(접착층 부재)은 온도 순환 과정에 대한 저항성에 관한 비교 테스트를 거칠 수 있다. 테스트의 파라미터는 하기와 같다:The module 1MC06-126-05 manufactured according to the method of the present invention as well as the standard module (adhesive layer member) can be subjected to a comparative test regarding resistance to the temperature cycling process. The parameters of the test are as follows:

- 베이스 (TEC의 고온 측면) 온도 - 40 ℃,-Base (high temperature side of TEC) temperature-40 ℃,

- TEC의 저온 측면의 상부 온도 - 100 ℃,-Upper temperature of the low temperature side of TEC-100 ℃,

- TEC의 저온 측면의 하부 온도 - 20 ℃,-The lower temperature of the low temperature side of TEC-20 ℃,

- 사이클링 속도 - 분당 2 사이클.-Cycling speed-2 cycles per minute.

도 7은 표준(회색) 방법과 본 발명(흑색)의 방법에 따라 제조된 모듈에 대한 중간 테스트 결과를 도시한다. 표준 모듈(접착 결합 부재) 절반 이상의 전기 저항이 5 % - 기준(limit)을 초과하며, 즉, 표준 모듈이 이러한 테스트에 불합격한다는 것을 알 수 있다. 동시에, 본 발명의 방법에 따른 모든 TEC의 전기 저항은 5 % 기준 이내에 있다.7 shows intermediate test results for modules manufactured according to the standard (gray) method and the method of the present invention (black). It can be seen that the electrical resistance of more than half of the standard module (adhesive bonding member) exceeds the 5%-limit, ie the standard module fails this test. At the same time, the electrical resistance of all TECs according to the method of the present invention is within the 5% criterion.

웨이퍼(6)를 기계적으로 제거한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 TEC는, 접착제가 부분적으로만 제거(임시 웨이퍼(6)와 이에 접착된 전도성층의 전도성 트레이스(7)가 기계적 방법에 의해 분리되는 경우)되거나, 열전 소재 레그(3, 4)가 손상(임시 웨이퍼(6)와 매립/번인(burnt-in)된 전도성층의 전도성 트레이스(7)가 기계적 방법에 의해 분리되는 경우)될 수 있기 때문에, 보다 낮은 특성을 갖는다. 그러나, 몇가지 단점에도 불구하고, 이러한 마이크로 쿨러의 제조 방법은 산업 규모로도 구현될 수 있다.In the TEC according to the second embodiment of the present invention in which the wafer 6 is mechanically removed, the adhesive is only partially removed (the temporary wafer 6 and the conductive trace 7 of the conductive layer adhered thereto are separated by a mechanical method. Or the thermoelectric material legs 3 and 4 may be damaged (when the temporary wafer 6 and the conductive trace 7 of the buried/burnt-in conductive layer are separated by a mechanical method). Because there is, it has a lower characteristic. However, despite some drawbacks, the method of manufacturing such a micro cooler can be implemented on an industrial scale.

Claims (4)

열전 마이크로-쿨러의 제조 방법에 있어서,
- 제 1 세라믹 웨이퍼에 전도성 트레이스를 포함한 제 1 전도성층을 형성하는 단계,
- 열전 소재 레그를 상기 제 1 전도성층의 전도성 트레이스에 솔더링하는 단계,
- 임시 웨이퍼에 전도성 트레이스를 포함한 제 2 전도성층을 형성하는 단계,
- 상기 제 2 전도성층의 전도성 트레이스를 열전 소재 레그에 솔더링하는 단계,
- 열전 소재 레그와 솔더링 접합부 상에 보호 코팅을 도포하는 단계,
- 임시 웨이퍼를 에칭하는 단계,
- 탄성 열-전도성 접착층을 제 2 세라믹 웨이퍼 상에 도포하는 단계,
- 상기 제 2 세라믹 웨이퍼를 상기 제 2 전도성층의 전도성 트레이스에 접착하는 단계를 포함하는 방법.
In the method of manufacturing a thermoelectric micro-cooler,
-Forming a first conductive layer including conductive traces on the first ceramic wafer,
-Soldering the thermoelectric material leg to the conductive trace of the first conductive layer,
-Forming a second conductive layer including conductive traces on the temporary wafer,
-Soldering the conductive trace of the second conductive layer to the leg of the thermoelectric material,
-Applying a protective coating on the thermoelectric material leg and the soldering joint,
-Etching the temporary wafer,
-Applying an elastic heat-conductive adhesive layer on the second ceramic wafer,
-Adhering the second ceramic wafer to the conductive traces of the second conductive layer.
제 1 항에 있어서,
상기 임시 웨이퍼를 에칭하는 단계와 상기 탄성 열-전도성 접착층을 제 2 세라믹 웨이퍼 상에 도포하는 단계 사이에, 상기 제 2 전도성층의 전도성 트레이스와 제 2 세라믹 웨이퍼 상에 접착층을 도포하는 추가적인 단계가 제공되는 방법.
The method of claim 1,
Between the step of etching the temporary wafer and the step of applying the elastic thermally-conductive adhesive layer on the second ceramic wafer, an additional step of applying an adhesive layer on the conductive trace of the second conductive layer and the second ceramic wafer is provided. How to be.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 세라믹 웨이퍼를 상기 제 2 전도성층의 전도성 트레이스에 접착하는 단계와 병행하여, 접착층의 두께를 제어하는 단계가 수행되는 방법.
The method of claim 1,
In parallel with the step of adhering the second ceramic wafer to the conductive trace of the second conductive layer, the step of controlling the thickness of the adhesion layer is performed.
열전 마이크로-쿨러의 제조 방법에 있어서,
- 제 1 세라믹 웨이퍼에 전도성 트레이스를 포함한 제 1 전도성층을 형성하는 단계,
- 열전 소재 레그를 상기 제 1 전도성층의 전도성 트레이스에 솔더링하는 단계,
- 임시 웨이퍼에 전도성 트레이스를 포함한 제 2 전도성층을 형성하는 단계,
- 상기 제 2 전도성층의 전도성 트레이스를 열전 소재 레그에 솔더링하는 단계,
- 상기 임시 웨이퍼를 기계적 방식에 의해 제거하는 단계,
- 탄성 열-전도성 접착층을 제 2 세라믹 웨이퍼 상에 도포하는 단계,
- 상기 제 2 세라믹 웨이퍼를 상기 제 2 전도성층의 전도성 트레이스에 접착하는 단계를 포함하는 방법.
In the method of manufacturing a thermoelectric micro-cooler,
-Forming a first conductive layer including conductive traces on the first ceramic wafer,
-Soldering the thermoelectric material leg to the conductive trace of the first conductive layer,
-Forming a second conductive layer including conductive traces on the temporary wafer,
-Soldering the conductive trace of the second conductive layer to the leg of the thermoelectric material,
-Removing the temporary wafer by a mechanical method,
-Applying an elastic heat-conductive adhesive layer on the second ceramic wafer,
-Adhering the second ceramic wafer to the conductive traces of the second conductive layer.
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